[发明专利]位置传感器及其可变式电容组件

说明书

本发明提供一种位置传感器及其可变式电容组件。位置传感器包含可变式电容组件及电路板。可变式电容组件包含基板及介电性耦合物。基板包含基板本体、接地电极及二电源电极。接地电极与二电源电极设置在基板本体，且电源电极相间地设置于另一侧，介电性耦合物与二电源电极相间设置，并用以沿动作路径移动。其中，在介电性耦合物沿动作路径移动时，改变介电性耦合物覆盖二电源电极与接地电极的覆盖条件。在电源交变性地供应电力至该二电源电极时，电容感测电路所感应出的一对交变电容值随着覆盖位置的改变而改变，藉以定义介电性耦合物在动作路径与电路板上的相对位置。本发明利用介电性耦合物覆盖电极覆盖率变化改变电容值大小。

技术领域

本发明涉及一种位置传感器及其可变式电容组件，尤其涉及一种利用至少两个电极片被介电性耦合物覆盖的面积改变来使边际电容产生变化的位置传感器及其可变式电容组件。

背景技术

一般来说，现有的电位器主要都是利用可变电阻的阻值变化来作为位移感测的基础，然而由于此种电阻型的电位器往往容易因为电阻碳片受到电刷的磨损而造成使用寿命下降，因此现有技术中，则有利用电容效应的原理进行位移感测的技术在发展中。

请参阅图1，图1显示现有技术在两电极板之间产生电容效应的平面示意图。如图所示，在一般常见的电路配置中，时常会看到电容等电子组件，而电容效应的产生主要是在电极板PA1与电极板PA2之间产生电位差，而当电极板PA1与电极板PA2为平行设置时，在电极板PA1与电极板PA2互相面向的平行面之间会形成一平行电容电场PEF，而电极板PA1与电极板PA2在两端部的背面与侧面则会形成一边际电容电场FEF。

请继续参阅图2，图2显示现有技术的变面积型电容传感器的工作原理立体示意图。如图所示，当电极板PA1维持不动，而电极板PA2沿一平行方向P1相对于电极板PA1平行地移动时，由于电极板PA2覆盖电极板PA1的面积改变，即电极板PA1与电极板PA2之间的重叠面积发生变化时，电极板PA1与电极板PA2之间的平行电容电场PEF与边际电容电场FEF也会发生变化。

请参阅图3，图3显示在现有技术中，两电极板相对地水平移动所导致的电容值变化示意图。如图所示，由于两电极板之间会因为电位差而产生电场，因此在现有的技术中，通常会使用铜等导电金属来作为电极板的材料，例如将两金属铜电极板由未重叠的状态(位移为0％)水平移动到完全重叠(位移为50％)，然后又水平地移开(位移为100％)，两金属铜电极板之间的电容值变化则如图3所示，由此可知，两导电金属板之间的电容值变化较不明显。

由以上叙述可知，由于两金属电极板之间因为移动而使电容值改变的幅度并不敏锐，因此当利用平行电容效应的技术应用于位移传感器时，其通过电容变化所感测到的位移灵敏度较差，无法供使用者精准的进行控制。

发明内容

有鉴于现有的电容传感器主要是利用平行电容效应的原理去感测电极板的位移，然而由于利用平行电容效应进行感测的变面积型电容传感器的灵敏度主要取决于电容大小与电极板的长度，因此大都只能通过增加电极板长度来提高传感器的灵敏度，然而此方式会使传感器的尺寸较大，不利于使用者使用；缘此，为了解决现有的变面积型电容传感器主要是通过增加电极板长度的方式来增加灵敏度，本发明提供了一种位置传感器及其可变式电容组件，以利用介电性耦合物覆盖电极的覆盖率变化来改变电容值大小，进而计算出介电性耦合物的移动距离。

本发明为解决现有技术的问题，所采用的必要技术手段是提供一种可变式电容组件，设置于一位置传感器内，该位置传感器包含一用以感测出该可变式电容组件的一对交变电容值的电容感测电路，该可变式电容组件包含一基板以及一介电性耦合物。

基板包含一基板本体、一接地电极以及至少二电源电极。基板本体沿一长度方向延伸，并且包含一电极配置面。接地电极设置在该电极配置面，沿该长度方向延伸，并用于连接该电容感测电路。至少二电源电极在该电极配置面上沿该长度方向相间地设置于同一侧，并在一垂直于该长度方向的宽度方向与该接地电极相间，且该至少二电源电极交变性地连接于该电容感测电路的一电源。